RU2641834C2 - Laser hair cutting device based on laser-stimulated optical destruction (liob) - Google Patents

Laser hair cutting device based on laser-stimulated optical destruction (liob) Download PDF

Info

Publication number
RU2641834C2
RU2641834C2 RU2014152712A RU2014152712A RU2641834C2 RU 2641834 C2 RU2641834 C2 RU 2641834C2 RU 2014152712 A RU2014152712 A RU 2014152712A RU 2014152712 A RU2014152712 A RU 2014152712A RU 2641834 C2 RU2641834 C2 RU 2641834C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
light beam
laser
incident light
protective layer
laser device
Prior art date
Application number
RU2014152712A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014152712A (en
Inventor
Марк Томас ДЖОНСОН
Калина СИУХУ
Рико ВЕРХАГЕН
Бастиан Вильхельмус Мария МУСКОПС
Киран Кумар ТХУММА
СТЮАРТ Томас Адриан КОХЕН
Петрус Корнелис Паулус БОУТЕН
Рулоф КОЛЕ
Эмиле Йоханнес Карел ВЕРСТЕГЕН
Петрус Теодорус ЮТТЕ
Original Assignee
Конинклейке Филипс Н.В.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Конинклейке Филипс Н.В. filed Critical Конинклейке Филипс Н.В.
Publication of RU2014152712A publication Critical patent/RU2014152712A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2641834C2 publication Critical patent/RU2641834C2/en

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
    • A61B18/203—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser applying laser energy to the outside of the body
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00315—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body for treatment of particular body parts
    • A61B2018/00452—Skin
    • A61B2018/00476—Hair follicles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00571—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body for achieving a particular surgical effect
    • A61B2018/00601—Cutting
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
    • A61B2018/2015—Miscellaneous features
    • A61B2018/202—Laser enclosed in a hand-piece
    • A61B2018/2023—Self-contained devices, i.e. with power supply in the hand-piece

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: laser hair cutting device is provided that includes a laser source, an optically transparent exit window, and optical elements. The laser source provides an incident light beam for cutting hair over and around the surface of the skin through the laser-induced optical destruction (LIOB) of hair in the focal position of the beam. The optically transparent exit window has an external output surface to allow the incident light beam to exit from the device. Optical elements focus the incident light beam in the focal position at a working distance from the exit surface. The laser source and the optical elements are arranged and configured such that the working distance is at least
Figure 00000013
, where NA means the numerical aperture of the incident light beam coming from the device, Ep means the energy in the pulse (J) of the incident light beam, Fthresh means the threshold of the integrated flux density (J/m2) of the exit surface, M2 means the quality of the beam of the incident light beam and λ means the wavelength (m) of the incident light beam.
EFFECT: device improvement.
12 cl, 8 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к лазерному устройству для срезания волос, содержащему лазерный источник для обеспечения падающего светового пучка для срезания волоса над и вблизи поверхности кожи посредством лазерно-стимулированного оптического разрушения (LIOB) волоса в фокальном положении лазерного пучка, оптические элементы для фокусирования падающего светового пучка в сфокусированном положении на рабочем расстоянии от выходной поверхности для обеспечения возможности выхода падающего светового пучка из устройства.The present invention relates to a laser device for cutting hair, containing a laser source for providing an incident light beam for cutting hair above and near the skin surface by means of laser-stimulated optical destruction (LIOB) of the hair in the focal position of the laser beam, optical elements for focusing the incident light beam in focused position at a working distance from the output surface to allow the incident light beam to exit the device.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯBACKGROUND OF THE INVENTION

Упомянутые лазерные устройства для срезания волос раскрыты, например, в международной патентной заявке, опубликованной как WO 2011/010246. Упомянутая международная патентная заявка описывает подобное устройство для укорачивания волос, содержащее лазерный источник для генерации лазерного пучка в течение предварительно заданной длительности импульса, оптическую систему для фокусирования лазерного пучка в фокальное пятно и манипулятор лазерного пучка для позиционирования фокального пятна в целевом положении. Размер фокального пятна и мощность генерируемого лазерного пучка являются такими, что в фокальном пятне лазерный пучок имеет плотность мощности, которая выше характеристического порогового значения для волосяной ткани, при превышении которого в течение предварительно заданной длительности импульса имеет место явление лазерно-стимулированного оптического разрушения (LIOB) в волосяной ткани. Оптическое лезвие с клиновидным концом направляет лазерный пучок в направлении, по существу параллельном поверхности кожи к волосам, которые срезаются на высоте непосредственно над кожей.Mentioned laser devices for cutting hair are disclosed, for example, in international patent application published as WO 2011/010246. The said international patent application describes a similar device for shortening hair, comprising a laser source for generating a laser beam for a predetermined pulse duration, an optical system for focusing the laser beam in the focal spot and a laser beam manipulator for positioning the focal spot in the target position. The size of the focal spot and the power of the generated laser beam are such that in the focal spot the laser beam has a power density that is higher than the characteristic threshold value for the hair tissue, above which, during a predetermined pulse duration, the phenomenon of laser-stimulated optical destruction (LIOB) in the hair tissue. A wedge-shaped optical blade directs the laser beam in a direction substantially parallel to the skin surface to the hair, which is cut at a height directly above the skin.

В общем, лазерно-стимулированное оптическое разрушение (LIOB) происходит в средах, которые являются прозрачными или полупрозрачными для длины волны импульсного лазерного пучка, когда плотность мощности лазерного пучка в фокальном пятне превышает пороговое значение, которое является характеристическим для конкретной среды. Ниже порогового значения конкретная среда имеет относительно линейные абсорбционные свойства в отношении конкретной длины волны лазерного пучка.In general, laser-stimulated optical destruction (LIOB) occurs in media that are transparent or translucent for the wavelength of a pulsed laser beam when the power density of the laser beam in the focal spot exceeds a threshold value that is characteristic of a particular medium. Below a threshold, a particular medium has relatively linear absorption properties with respect to a particular wavelength of the laser beam.

Выше порогового значения среда имеет сильно нелинейные абсорбционные свойства в отношении конкретной длины волны лазерного пучка, которые являются результатом ионизации среды и образования плазмы. Данное явление LIOB имеет следствием несколько механических эффектов, например кавитацию и генерацию ударных волн, которые повреждают среду в положениях, окружающих положение явления LIOB.Above the threshold value, the medium has strongly nonlinear absorption properties with respect to the specific wavelength of the laser beam, which are the result of ionization of the medium and plasma formation. This LIOB phenomenon results in several mechanical effects, such as cavitation and shock wave generation, which damage the medium in positions surrounding the position of the LIOB phenomenon.

Из экспериментов выяснилось, что явлением LIOB можно воспользоваться для разрушения и укорачивания волос, растущих из кожи. Волосяная ткань является прозрачной или полупрозрачной для длин волн между приблизительно 500 нм и 2000 нм. Для каждого значения длины волны в приведенном диапазоне явление LIOB имеет место в волосяной ткани в местоположении фокального пятна, когда плотность мощности лазерного пучка в фокальном пятне превышает пороговое значение, которое является характеристическим для волосяной ткани. Упомянутое пороговое значение является до некоторой степени близким к пороговому значению, которое является характеристическим для водных сред и ткани и зависит от длительности импульса лазерного пучка. В частности, пороговое значение требуемой плотности мощности (Вт/см2) снижается, когда длительность импульса увеличивается. Как выяснилось, для достижения механических эффектов в результате явления LIOB, которые являются достаточно эффективными, чтобы вызвать значимое повреждение, т.е. по меньшей мере начальное разрушение волоса, достаточно длительности импульса порядка, например 10 нс. При данном значении длительности импульса, пороговое значение плотности мощности лазерного пучка в фокальном пятне находится на уровне 2×1010 Вт/см2. При вышеописанной длительности импульса и достаточно малом размере фокального пятна, полученного, например, посредством линзы, имеющей достаточно большую числовую апертуру, упомянутое пороговое значение можно получить при полной энергии в импульсе всего несколько десятых мДж.From experiments it turned out that the LIOB phenomenon can be used to destroy and shorten hair growing from the skin. The hair tissue is transparent or translucent for wavelengths between approximately 500 nm and 2000 nm. For each wavelength value in the given range, the LIOB phenomenon occurs in the hair tissue at the location of the focal spot when the power density of the laser beam in the focal spot exceeds a threshold value that is characteristic of the hair tissue. The mentioned threshold value is somewhat close to the threshold value, which is characteristic for aqueous media and tissue and depends on the pulse duration of the laser beam. In particular, the threshold value of the required power density (W / cm 2 ) decreases when the pulse duration increases. As it turned out, to achieve mechanical effects as a result of the LIOB phenomenon, which are effective enough to cause significant damage, i.e. at least the initial destruction of the hair, a pulse duration of the order of, for example 10 ns, is sufficient. With this value of the pulse duration, the threshold value of the power density of the laser beam in the focal spot is at the level of 2 × 10 10 W / cm 2 . With the above-described pulse duration and a sufficiently small size of the focal spot obtained, for example, by means of a lens having a sufficiently large numerical aperture, the mentioned threshold value can be obtained at a total pulse energy of only a few tenths MJ.

Несмотря на то что с использованием устройства по WO 2011/010546 можно создавать лазерно-стимулированное оптическое разрушение (LIOB) от падающего пучка, выходящего из устройства через выходную поверхность оптического лезвия и имеющего достаточную энергию для срезания человеческих волос, продукты явления LIOB (ударная волна, плазма, мощное излучение) могут вызывать разрушительное повреждение выходной поверхности. Поврежденное лезвие наносит ущерб способности устройства обеспечивать узкий фокус в требуемом положении, что может снизить эффективность процесса бритья и/или может повысить встречаемость таких неблагоприятных побочных эффектов, как раздражение кожи.Although using the device according to WO 2011/010546, it is possible to create laser-stimulated optical destruction (LIOB) from an incident beam exiting the device through the output surface of the optical blade and having sufficient energy to cut human hair, the products of the LIOB phenomenon (shock wave, plasma, powerful radiation) can cause devastating damage to the output surface. A damaged blade impairs the ability of the device to provide a narrow focus in the desired position, which may reduce the efficiency of the shaving process and / or may increase the occurrence of adverse side effects such as skin irritation.

ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯOBJECT OF THE INVENTION

Целью изобретения является создание системы для обработки кожи, в которой уменьшено повреждение выходной поверхности, вызываемое лазерно-стимулированным оптическим разрушением (LIOB).The aim of the invention is to provide a skin treatment system in which damage to the output surface caused by laser-stimulated optical destruction (LIOB) is reduced.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

В соответствии с первым аспектом изобретения, приведенная цель достигается посредством обеспечения лазерного устройства для срезания волос, содержащего лазерный источник для обеспечения падающего светового пучка для срезания волоса над и вблизи поверхности кожи посредством лазерно-стимулированного оптического разрушения (LIOB) волоса в фокальном положении светового пучка, оптически прозрачное выходное окно с внешней выходной поверхностью для обеспечения возможности выхода падающего светового пучка из устройства, оптические элементы для фокусирования падающего светового пучка в сфокусированном положении на рабочем расстоянии от выходной поверхности, при этом лазерный источник и оптические элементы расположены и сконфигурированы так, что рабочее расстояние составляет по меньшей мереIn accordance with the first aspect of the invention, the above object is achieved by providing a laser hair cutting device containing a laser source to provide an incident light beam for cutting hair above and near the skin surface by laser-stimulated optical destruction (LIOB) of the hair in the focal position of the light beam, optically transparent exit window with an external output surface to allow the incident light beam to exit the device, optical element s for focusing the incident light beam in a focused position at a working distance from the output surface, while the laser source and optical elements are located and configured so that the working distance is at least

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где NA означает числовую апертуру падающего светового пучка, выходящего из устройства, Ep означает энергию в импульсе (Дж) падающего светового пучка, Fthresh означает порог интегральной плотности потока (Дж/м2) выходной поверхности, M2 означает качество пучка падающего светового пучка и λ означает длину волны (м) падающего светового пучка.where NA is the numerical aperture of the incident light beam exiting the device, E p is the energy per pulse (J) of the incident light beam, F thresh is the integral flux density threshold (J / m 2 ) of the output surface, M 2 is the quality of the incident light beam and λ means the wavelength (m) of the incident light beam.

Эксперименты показали, что повреждение выходной поверхности, возникающее вследствие интенсивности света лазерного пучка и ударных волн, вызванных явлением LIOB, можно в значительной степени исключить посредством грамотного выбора материала выходной поверхности. Как неожиданно выяснилось, материал выходной поверхности, способный достаточно уменьшать повреждение, возникающее вследствие воздействия плазмы, получить непросто. По результатам многих экспериментов по явлению LIOB, с использованием разных материалов выходной поверхности, свойств лазерного пучка и оптических элементов, авторы настоящего изобретения вывели вышеупомянутую зависимость между наиболее важными параметрами системы и минимальным рабочим расстоянием, необходимым для ограничения повреждения плазмой. Важным последствием полученных результатов является то, что требуемое рабочее расстояние оказывается намного больше, чем применяемое прежде. Хотя обычно волосы срезали намного ближе к поверхности лезвия, новая полученная зависимость предполагает, что следует использовать рабочие расстояния по меньшей мере 150 мкм, но предпочтительно 200 или даже 300 мкм, в зависимости от соответствующих параметров пучка.Experiments have shown that damage to the output surface resulting from the intensity of the light of the laser beam and the shock waves caused by the LIOB phenomenon can be largely eliminated by making the right choice of material for the output surface. As it turned out unexpectedly, the material of the output surface, capable of sufficiently reducing the damage resulting from the action of the plasma, is not easy to obtain. According to the results of many experiments on the LIOB phenomenon, using different materials of the output surface, properties of the laser beam and optical elements, the authors of the present invention derived the aforementioned relationship between the most important system parameters and the minimum working distance necessary to limit plasma damage. An important consequence of the results obtained is that the required working distance is much greater than that used before. Although the hair was usually cut much closer to the surface of the blade, the new relationship obtained suggests that at least 150 microns, but preferably 200 or even 300 microns, should be used, depending on the respective parameters of the bundle.

В вышеприведенной зависимости между минимальным рабочим расстоянием и другими рабочими параметрами, порог интегральной плотности потока является мерой полного количества энергии, которую следует обеспечивать на единичной площади поверхности (например, 1 см2) посредством одного импульса падающего светового пучка прежде, чем происходит повреждение. Упомянутый порог является более или менее независимым от точного материала выходной поверхности. Порог интегральной плотности потока зависит от длительности импульса (чем короче импульсы, тем выше порог интегральной плотности потока) и лазерной длины волны (чем короче длина волны, тем выше порог интегральной плотности потока). Стандартные формулы для определения порога интегральной плотности потока известны из литературы.In the above relationship between the minimum operating distance and other operating parameters, the integral flux density threshold is a measure of the total amount of energy that should be provided on a unit surface area (e.g. 1 cm 2 ) through a single pulse of the incident light beam before damage occurs. Said threshold is more or less independent of the exact material of the exit surface. The threshold of the integral flux density depends on the pulse duration (the shorter the pulses, the higher the threshold of the integrated flux density) and the laser wavelength (the shorter the wavelength, the higher the threshold of the integrated flux density). Standard formulas for determining the threshold of integral flux density are known from the literature.

Качество пучка лазерного пучка может быть задано разными способами, но по существу является мерой того, насколько узко можно сфокусировать лазерный пучок в некоторых условиях (например, при ограниченной расходимости пучка). Наиболее общими способами количественного определения качества пучка являются параметр качества пучка (BPP) или коэффициент M2. Параметр BPP определяется как произведение радиуса пучка в перетяжке пучка и угла расходимости пучка в дальней зоне. Коэффициент M2 определяется как параметр качества пучка, деленный на соответствующее произведение для дифракционно ограниченного гауссового пучка с такой же длиной волны. Для идеального пучка, M2 достигает 1. В большинстве примеров, описанных в настоящей заявке, M2 составляет около 1,2. Однако пучки с коэффициентом M2 до 10 или даже больше также можно применять для срезания волос на основе явления LIOB.The quality of the laser beam can be set in different ways, but essentially it is a measure of how narrowly the laser beam can be focused under certain conditions (for example, with limited beam divergence). The most common methods for quantifying beam quality are beam quality parameter (BPP) or coefficient M 2 . The BPP parameter is defined as the product of the radius of the beam in the constriction of the beam and the angle of divergence of the beam in the far zone. The coefficient M 2 is defined as a parameter of the beam quality divided by the corresponding product for a diffraction-limited Gaussian beam with the same wavelength. For an ideal beam, M 2 reaches 1. In most of the examples described in this application, M 2 is about 1.2. However, bundles with a coefficient of M 2 up to 10 or even more can also be used for cutting hair based on the LIOB phenomenon.

В варианте осуществления устройства для срезания волос в соответствии с изобретением обеспечена механическая проставка для позиционирования волоса в фокальном положении. Когда расстояние между передней поверхностью проставки и выходной поверхностью равно или приблизительно равно рабочему расстоянию, волос, опирающийся на переднюю поверхность проставки, будет отрезаться вследствие явления LIOB в фокальном положении лазерного пучка.In an embodiment of a hair cutting device according to the invention, a mechanical spacer is provided for positioning the hair in a focal position. When the distance between the front surface of the spacer and the output surface is equal to or approximately equal to the working distance, the hair resting on the front surface of the spacer will be cut off due to the LIOB phenomenon in the focal position of the laser beam.

Проставка может быть нераздельной частью оптического лезвия, содержащего выходную поверхность и расположенного для направления светового пучка в направлении, по существу параллельном поверхности кожи. В качестве альтернативы, механическая проставка является нераздельной частью натяжного элемента, который во время использования устройства для срезания волос используют для натягивания поверхности кожи и подъема волоса перед оптическим лезвием относительно направления бритья. Когда устройство передвигают по поверхности кожи, натяжной элемент натягивает и сглаживает кожу, поднимая тем самым волосы непосредственно за натяжным элементом. Затем проставочный элемент удерживает волос в вертикальном положении на правильном расстоянии от выходной поверхности оптического лезвия таким образом, что волос может быть отрезан лазерным пучком. Разумеется, когда проставка является нераздельной частью оптического лезвия или полностью отдельным конструктивным элементом, механический натяжной элемент также можно обеспечить для натягивания поверхности кожи и подъема волоса.The spacer may be an integral part of the optical blade containing the output surface and located to direct the light beam in a direction substantially parallel to the skin surface. Alternatively, the mechanical spacer is an integral part of the tension element, which during use of the hair cutting device is used to stretch the skin surface and lift the hair in front of the optical blade relative to the shaving direction. When the device is moved along the surface of the skin, the tension element pulls and smoothes the skin, thereby raising the hair directly behind the tension element. Then, the spacer element holds the hair in an upright position at the correct distance from the exit surface of the optical blade so that the hair can be cut off by a laser beam. Of course, when the spacer is an integral part of the optical blade or a completely separate structural element, a mechanical tension element can also be provided to stretch the skin surface and lift the hair.

По желанию, выходная поверхность является внешней поверхностью прозрачного защитного слоя, размещенного на выходном окне, при этом защитный слой имеет более высокую стойкость к повреждению явлением LIOB, чем само выходное окно. Определение “прозрачный” в данном случае означает в основном прозрачный, по меньшей мере, для света с длиной волны лазерного пучка. Стойкий к повреждению слой обеспечивают для обеспечения защиты в случае любых явлений LIOB, которые могут по-прежнему происходить на слишком близком расстоянии от выходной поверхности. Преимущество использования защитного слоя состоит в том, что другие прозрачные элементы, например, оптическое лезвие, могут быть выполнены из более дешевого и/или легче формуемого материала типа стекла или пластиков, а более долговечный материал используется для выходной поверхности, которая нуждается в защите от повреждения, вызываемого явлением LIOB. Подходящими примерами материалов для прозрачного защитного слоя являются сапфир, оксид алюминия, алмаз, шпинель, YAG (алюминиево-иттриевый гранат), GaN (нитрид галлия) или карбиды. Когда защитный слой не используется, само выходное окно предпочтительно выполнено из подобных стойких к повреждению материалов.Optionally, the exit surface is the outer surface of the transparent protective layer placed on the exit window, while the protective layer has a higher resistance to damage by the LIOB phenomenon than the exit window itself. The definition of “transparent” in this case means basically transparent, at least for light with a wavelength of the laser beam. A damage resistant layer is provided to provide protection against any LIOB events that may still occur at too close a distance to the exit surface. The advantage of using a protective layer is that other transparent elements, for example, an optical blade, can be made of cheaper and / or easier to form material such as glass or plastics, and a more durable material is used for the output surface, which needs protection against damage caused by the LIOB phenomenon. Suitable examples of materials for the transparent protective layer are sapphire, alumina, diamond, spinel, YAG (yttrium aluminum garnet), GaN (gallium nitride) or carbides. When the protective layer is not used, the exit window itself is preferably made of such damage-resistant materials.

Защитный слой предпочтительно съемно закреплен к выходному окну. Когда защитный слой повреждается, его можно заменить новым неповрежденным слоем, и повреждение не будет оказывать отрицательного влияния на работу устройства для срезания волос. Защитный слой может быть выполнен из гибкого и прозрачного полимера. Полимеры являются дешевыми и легко формуемыми. Устройство может дополнительно содержать пресс-форму для формования полимера в требуемую неповрежденную форму и позиционирования сформированного полимера на выходной поверхности, где полимер функционирует как защитный слой. После использования в качестве защитного слоя полимер можно, например, снять устройством и собрать в корзину для употребленного материала или можно перенаправить для формовании с целью повторного использования.The protective layer is preferably removably fixed to the exit window. When the protective layer is damaged, it can be replaced with a new undamaged layer, and the damage will not adversely affect the operation of the hair cutting device. The protective layer may be made of a flexible and transparent polymer. Polymers are cheap and easy to mold. The device may further comprise a mold for molding the polymer into the desired intact shape and positioning the formed polymer on the exit surface, where the polymer functions as a protective layer. After being used as a protective layer, the polymer can, for example, be removed by a device and collected in a basket for the used material, or it can be redirected for molding for reuse.

Приведенные и другие аспекты изобретения будут очевидны из последующего пояснения со ссылкой на нижеописанные варианты осуществления.The foregoing and other aspects of the invention will be apparent from the following explanation with reference to the embodiments described below.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

На чертежах:In the drawings:

Фигура 1 – схематичное изображение лазерной бритвы в соответствии с изобретением.Figure 1 is a schematic illustration of a laser razor in accordance with the invention.

Фигура 2 – увеличенное изображение оптического лезвия, проходящего по поверхности кожи,Figure 2 is an enlarged image of an optical blade extending over the surface of the skin,

Фигура 3 – изображение оптического лезвия, натяжного элемента и проставки, проходящих по поверхности кожи,Figure 3 - image of an optical blade, a tension element and spacers extending over the surface of the skin,

Фигура 4 – изображение оптического лезвия с нераздельной проставкой,Figure 4 - image of an optical blade with an integral spacer,

Фигура 5 – изображение отличающегося оптического лезвия с нераздельной проставкой,Figure 5 - image of a different optical blade with an integral spacer,

Фигура 6 – изображение оптического лезвия с защитным слоем,Figure 6 - image of an optical blade with a protective layer,

Фигура 7 – изображение оптического лезвия со съемным и повторно используемым защитным слоем, иFigure 7 is an image of an optical blade with a removable and reusable protective layer, and

Фигура 8 – изображение оптического лезвия с формуемым и заменяемым защитным слоем.Figure 8 - image of the optical blade with molded and replaceable protective layer.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Фигура 1 схематично изображает лазерную бритву 10 в соответствии с изобретением. Лазерная бритва 10 обеспечена для оптического срезания волос 22 посредством фокусирования лазерного пучка 21 с достаточно высокой мощностью внутри волос 22. Лазерный пучок 21 обеспечивается лазерным источником 18, который может содержать лазерный диод. Например, импульсные лазеры на Nd:YAG с излучением на 1064 нм или лазеры на Er:YAG с излучением на 1645 нм применяют для срезания волос 22 посредством явления LIOB. Световой пучок 21 выходит из лазерной бритвы 10 через прозрачное выходное окно. В данной лазерной бритве 10 выходное окно осуществлено в виде оптического лезвия 14, которое также направляет световой пучок 21 в направлении, более или менее параллельном коже 23 (когда устройство 10 находится в процессе работы). Свет 21 выходит из устройства 10 на выходной поверхности 15 оптического лезвия 14.Figure 1 schematically depicts a laser razor 10 in accordance with the invention. A laser razor 10 is provided for optically cutting the hair 22 by focusing a laser beam 21 with a sufficiently high power inside the hair 22. The laser beam 21 is provided with a laser source 18, which may contain a laser diode. For example, pulsed Nd: YAG lasers with 1064 nm radiation or Er: YAG lasers with 1645 nm radiation are used to cut hair 22 through the LIOB phenomenon. The light beam 21 exits the laser razor 10 through a transparent exit window. In this laser razor 10, the exit window is in the form of an optical blade 14, which also directs the light beam 21 in a direction more or less parallel to the skin 23 (when the device 10 is in operation). The light 21 exits the device 10 on the output surface 15 of the optical blade 14.

Такие оптические элементы, как линзы 12, зеркала 11, точечное отверстие 13 и оптическое лезвие 14 обеспечены для фокусирования импульсного лазерного пучка 21 в волосе 22. Оптические элементы 11, 12, 13, 14 могут быть регулируемыми посредством фокусирующего устройства (не показанного) для подгонки точного положения фокального пятна, при необходимости. Фокусирующее устройство может регулировать точную траекторию светового пучка 21 и положение фокуса посредством поворота и/или смещения оптических элементов 11, 12, 13, 14.Optical elements such as lenses 12, mirrors 11, a pinhole 13 and an optical blade 14 are provided for focusing the pulsed laser beam 21 in the hair 22. The optical elements 11, 12, 13, 14 can be adjustable using a focusing device (not shown) for fitting the exact position of the focal spot, if necessary. The focusing device can adjust the exact path of the light beam 21 and the position of the focus by rotating and / or shifting the optical elements 11, 12, 13, 14.

Часть света 21, достигающая кожи 23 или волоса 22, отражается или рассеивается на кожной 23 или волосяной 22 ткани и входит обратно в устройство 10 через выходную поверхность 15. Лазерная бритва 10, показанная на фигуре 1, может дополнительно содержать измерительный блок 16 для приема светового пучка 21 после того, как он был отражен, рассеян или иначе взаимодействовал с кожной 23 или волосяной 22 тканью. Измерительный блок 16 может содержать один или более фотодиодов и может быть расположен с возможностью приема только света, имеющего предварительно заданное направление поляризации. Упомянутый блок может также содержать несколько каналов для раздельного измерения разных компонент поляризации. Упомянутые измерительные блоки 16 обычно обеспечивают в лазерных бритвах 10 для выполнения обнаружения волос. Источник 18 света и фокусирующее устройство приводятся в действие предпочтительно в зависимости от обнаруженных сигналов из измерительного блока 16, чтобы наводить лазерный пучок 21 только на обнаруженные волосы и ослаблять раздражение кожи 23 или повреждение выходной поверхности 15 вследствие ненужных лазерных импульсов и явлений LIOB.A portion of the light 21 reaching the skin 23 or the hair 22 is reflected or scattered on the skin 23 or the hair 22 and enters the device 10 through the exit surface 15. The laser razor 10 shown in FIG. 1 may further comprise a measuring unit 16 for receiving light beam 21 after it has been reflected, scattered or otherwise interacted with dermal 23 or hair tissue 22. The measuring unit 16 may contain one or more photodiodes and may be arranged to receive only light having a predetermined direction of polarization. Said block may also comprise several channels for separately measuring different polarization components. Said measuring units 16 are typically provided in laser razors 10 for performing hair detection. The light source 18 and the focusing device are preferably driven depending on the detected signals from the measuring unit 16, in order to direct the laser beam 21 only on the detected hair and reduce skin irritation 23 or damage to the output surface 15 due to unnecessary laser pulses and LIOB phenomena.

В соответствии с изобретением рабочее расстояние устройства 10 составляет по меньшей мереIn accordance with the invention, the working distance of the device 10 is at least

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где NA означает числовую апертуру падающего светового пучка 21, выходящего из устройства 10, Ep означает энергию в импульсе падающего светового пучка 21, Fthresh означает порог интегральной плотности потока выходной поверхности 15, M2 означает качество пучка падающего светового пучка 21 и λ означает длину волны (м) падающего светового пучка 21.where NA is the numerical aperture of the incident light beam 21 exiting the device 10, E p is the pulse energy of the incident light beam 21, F thresh is the integral flux density threshold of the output surface 15, M 2 is the beam quality of the incident light beam 21, and λ is the length waves (m) of the incident light beam 21.

Порог интегральной плотности потока является более или менее независимым от точного материала выходной поверхности 15 и является мерой полного количества энергии, которую следует обеспечивать на единичной площади поверхности (например, 1 см2) посредством одного импульса падающего светового пучка 21 прежде, чем происходит повреждение. Порог интегральной плотности потока зависит от длительности импульса (чем короче импульсы, тем выше порог интегральной плотности потока) и лазерной длины волны (чем короче длина волны, тем выше порог интегральной плотности потока). Стандартные формулы для определения порога интегральной плотности потока известны из литературы. Для трех разных длин волн и пяти разных длительностей импульсов, примерные пороги (Дж/см2) интегральной плотности потока приведены ниже в таблице.The integral flux density threshold is more or less independent of the exact material of the output surface 15 and is a measure of the total amount of energy that should be provided on a unit surface area (e.g. 1 cm 2 ) by a single pulse of the incident light beam 21 before damage occurs. The threshold of the integral flux density depends on the pulse duration (the shorter the pulses, the higher the threshold of the integrated flux density) and the laser wavelength (the shorter the wavelength, the higher the threshold of the integrated flux density). Standard formulas for determining the threshold of integral flux density are known from the literature. For three different wavelengths and five different pulse durations, approximate thresholds (J / cm 2 ) of the integral flux density are given in the table below.

6 нс6 ns 10 нс10 ns 20 нс20 ns 50 нс50 ns 100 нс100 ns 800 нм800 nm 19,219,2 2828 50fifty 115115 220220 1064 нм1064 nm 11,411,4 1616 2828 6565 130130 1645 нм1645 nm 5,285.28 7,47.4 12,612.6 2828 5454

Качество (M2) пучка лазерного пучка является безразмерным параметром, описывающим, насколько хорошо можно сфокусировать лазерный пучок. Для идеального пучка M2 достигает 1. В большинстве примеров, описанных в настоящей заявке, M2 составляет около 1,2. Однако пучки с коэффициентом M2 до 10 или даже больше также можно применять для срезания волос на основе явления LIOB.The quality (M 2 ) of the laser beam is a dimensionless parameter that describes how well the laser beam can be focused. For an ideal beam, M 2 reaches 1. In most of the examples described in this application, M 2 is about 1.2. However, bundles with a coefficient of M 2 up to 10 or even more can also be used for cutting hair based on the LIOB phenomenon.

При использовании типичных значений (λ=800 нм, Ep=10 мДж, NA=0,5, высоком качестве пучка (M2 около 1,2) и длительности импульса 50 нс) для различных параметров в вышеприведенном уравнении, требуется минимальное рабочее расстояние по меньшей мере 150 микрометров, чтобы существенно снизить величину вызываемого явлением LIOB повреждения выходной поверхности 15. Для дополнительного уменьшения повреждения выходной поверхности или когда применяются отличающиеся значения параметров, могут потребоваться рабочие расстояния более чем 200 или даже 300 микрометров.When using typical values (λ = 800 nm, E p = 10 mJ, NA = 0.5, high beam quality (M 2 about 1.2) and a pulse duration of 50 ns) for various parameters in the above equation, a minimum working distance is required at least 150 micrometers in order to significantly reduce the damage caused by the LIOB phenomenon to the output surface 15. To further reduce damage to the output surface or when different parameter values are used, operating distances of more than 200 or even 300 micrometers may be required in.

Для типичных падающих световых пучков с энергией в импульсе 10 мДж, NA=0,8 и высоком качестве пучка (M2 около 1,2), приблизительные минимальные рабочие расстояния (в микрометрах) для разных длин волн (нм) и длительностей импульсов (нс) приведены в таблице ниже:For typical incident light beams with a pulse energy of 10 mJ, NA = 0.8 and high beam quality (M 2 about 1.2), the approximate minimum working distances (in micrometers) for different wavelengths (nm) and pulse durations (ns ) are given in the table below:

6 нс6 ns 10 нс10 ns 20 нс20 ns 50 нс50 ns 100 нс100 ns 800 нм800 nm 228228 188188 141141 9393 6767 1064 нм1064 nm 295295 249249 188188 124124 8787 1645 нм1645 nm 434434 367367 281281 188188 136136

С аналогичным падающим световым пучком, но при NA=0,5, приблизительное минимальное рабочее расстояние равно:With a similar incident light beam, but with NA = 0.5, the approximate minimum working distance is:

6 нс6 ns 10 нс10 ns 20 нс20 ns 50 нс50 ns 100 нс100 ns 800 нм800 nm 364364 302302 226226 149149 108108 1064 нм1064 nm 473473 399399 302302 198198 140140 1645 нм1645 nm 695695 587587 450450 302302 217217

Фигура 2 изображает в увеличенном масштабе оптическое лезвие 14, проходящее по поверхности 23 кожи. Световой пучок 21 выходит из устройства 10 на выходной поверхности 15 оптического лезвия 14. Световой пучок выходит из устройства 10 в направлении, по существу параллельном поверхности 23 кожи таким образом, что фокус светового пучка 21 расположен внутри волоса 22. Определение «по существу параллельный» следует понимать как включающее в себя также небольшие углы относительно поверхности 23 кожи, которые еще позволяют световому пучку 21 иметь фокальную точку внутри волоса 22 и над поверхностью 23 кожи (см., например, фигуру 5).Figure 2 depicts on an enlarged scale an optical blade 14 extending over the surface 23 of the skin. The light beam 21 exits the device 10 on the output surface 15 of the optical blade 14. The light beam exits the device 10 in a direction substantially parallel to the skin surface 23 so that the focus of the light beam 21 is located inside the hair 22. The definition of “substantially parallel” follows understood as including also small angles with respect to the skin surface 23, which still allow the light beam 21 to have a focal point inside the hair 22 and above the skin surface 23 (see, for example, figure 5).

Плотность мощности лазерного пучка 21 в фокальном пятне является такой, что данная плотность превышает пороговое значение явления LIOB для волосяной ткани. Следовательно, внутри волосяной ткани происходит явление LIOB 25, срезающее тем самым волос 22. Во время использования оптическое лезвие 14 устройства 10 перемещают по поверхности 23 кожи в направлении 55 бритья таким образом, что последовательно срезается несколько волос 22. Рабочее расстояние 29 устройства, т.е. расстояние между выходной поверхностью 15 и фокальной точкой, в которой имеет место явление LIOB 25, удовлетворяет вышеприведенному уравнению, чтобы минимизировать или полностью исключить вызываемое явлением LIOB повреждение выходной поверхности 15.The power density of the laser beam 21 in the focal spot is such that this density exceeds the threshold value of the LIOB phenomenon for hair tissue. Therefore, inside the hair tissue, the LIOB 25 phenomenon occurs, thereby cutting off the hair 22. During use, the optical blade 14 of the device 10 is moved along the skin surface 23 in the shaving direction 55 so that several hairs are sequentially cut off 22. The working distance 29 of the device, i.e. e. the distance between the output surface 15 and the focal point at which the LIOB 25 phenomenon occurs satisfies the above equation in order to minimize or completely eliminate damage to the output surface 15 caused by the LIOB phenomenon.

Изображение в увеличенном масштабе на фигуре 3 представляет вариант осуществления, который дополнительно содержит натяжной элемент 31 и проставку 41. Когда устройство 10 передвигают по поверхности 23 кожи, натяжной элемент 31 натягивает и сглаживает кожу 23, поднимая тем самым волосы 22 непосредственно за натяжным элементом 31. Затем проставочный элемент 41 удерживает волос 22 в более вертикальном положении на правильном расстоянии от выходной поверхности 15 оптического лезвия 14 таким образом, что волос 22 может быть отрезан лазерным пучком 21. «Правильное» расстояние в данном случае соответствует рабочему расстоянию 29 устройства 10, которое по меньшей мере удовлетворяет вышеприведенному уравнению. Дополнительно к манипулированию волосом 22 таким образом, что фокальная точка светового пучка 21 совпадает с волосом 22, проставочный элемент 41 может обеспечить некоторое экранирование от последствий явления LIOB 25. Как натяжной элемент 31, так и проставочный элемент 41 обычно изготавливают из пластиков, но можно также использовать металлы или другие материалы или комбинации материалов. Проставочный элемент 41 может быть прикреплен к натяжному элементу 31, оптическому лезвию 14 или корпусу устройства или может быть нераздельной частью упомянутых элемента, лезвия или корпуса. Пригодными могут быть разные формы, если они эффективно удерживают волосы 22 на или вблизи рабочего расстояния 29 устройства 10.The enlarged view of FIG. 3 represents an embodiment that further comprises a tension element 31 and a spacer 41. When the device 10 is moved over the skin surface 23, the tension element 31 stretches and smooths the skin 23, thereby raising the hair 22 directly behind the tension element 31. Then, the spacer element 41 holds the hair 22 in a more vertical position at the correct distance from the output surface 15 of the optical blade 14 so that the hair 22 can be cut off by a laser beam 21. yl "distance in this case the distance 29 corresponds to the operating device 10, which at least satisfies the above equation. In addition to manipulating the hair 22 in such a way that the focal point of the light beam 21 coincides with the hair 22, the spacer element 41 can provide some shielding from the effects of the LIOB 25 phenomenon. Both the tension element 31 and the spacer element 41 are usually made of plastics, but you can also use metals or other materials or combinations of materials. The spacer element 41 may be attached to the tension element 31, the optical blade 14 or the housing of the device, or may be an integral part of said element, blade or housing. Various shapes may be suitable if they effectively hold hair 22 at or near a working distance 29 of device 10.

Фигура 4 представляет оптическое лезвие 42 с нераздельной проставкой 41. Проставочная часть 41 оптического лезвия 42 может или не может быть выполнена из такого же материала, как остальная часть оптического лезвия 42. Проставочная часть 41 не надлежит быть прозрачной или стойкой к явлению LIOB.Figure 4 represents the optical blade 42 with an integral spacer 41. The spacer 41 of the optical blade 42 may or may not be made of the same material as the rest of the optical blade 42. The spacer 41 should not be transparent or resistant to the LIOB phenomenon.

Фигура 5 представляет другое оптическое лезвие 43 с нераздельной проставкой 41. В данном варианте осуществления световой пучок 21 составляет небольшой угол с поверхностью 23 кожи. Это дает преимущество в том, что волос 22 срезается в положении ближе к поверхности 23 кожи. Функция проставочной части 41 оптического лезвия 43 является такой же, как функция проставочного элемента и проставочной части 41 на предыдущих фигурах. Вновь другие формы можно использовать равным образом. Важно только, чтобы проставочный элемент 41 эффективно удерживал волосы 22 на или вблизи рабочего расстояния 29 устройства 10.Figure 5 represents another optical blade 43 with an integral spacer 41. In this embodiment, the light beam 21 makes a small angle with the surface 23 of the skin. This gives the advantage that the hair 22 is cut off in a position closer to the skin surface 23. The function of the spacer portion 41 of the optical blade 43 is the same as the function of the spacer element and the spacer portion 41 in the previous figures. Again, other forms can be used equally. It is only important that the spacer element 41 effectively holds the hair 22 at or near the working distance 29 of the device 10.

Фигура 6 представляет выходное окно, в данном случае в форме оптического лезвия 14, с защитным слоем 61. Защитный слой 61 выполнен из материала с высокой стойкостью к повреждению явлением LIOB, по меньшей мере выше, чем стойкость к повреждению явлением LIOB самого выходного окна, и является прозрачным к свету с длиной волны светового пучка 21. Защитный слой 61 содержит выходную поверхность 15, сквозь которую световой пучок 21 выходит из устройства 10. Защитный слой 61 обеспечивают для обеспечения защиты в случае любых явлений LIOB 25, которые могут по-прежнему происходить на слишком близком расстоянии от выходной поверхности, например, из-за проблем фокусирования или неожиданных отражений. Преимущество использования защитного слоя 61 состоит в том, что другие прозрачные элементы, например оптическое лезвие 14, могут быть выполнены из более дешевого и/или легче формуемого материала типа стекла или пластиков, а более долговечный материал используется для выходной поверхности 15, которая нуждается в защите от повреждения, вызываемого явлением LIOB.6 represents an exit window, in this case in the form of an optical blade 14, with a protective layer 61. The protective layer 61 is made of a material with a high resistance to damage by the LIOB phenomenon, at least higher than the resistance to damage by the LIOB phenomenon of the output window, and is transparent to light with the wavelength of the light beam 21. The protective layer 61 comprises an exit surface 15 through which the light beam 21 exits the device 10. The protective layer 61 is provided to provide protection in the event of any LIOB 25 phenomena that may continue occur at too close a distance from the exit surface, for example, because of problems of focusing or unexpected reflections. The advantage of using the protective layer 61 is that other transparent elements, such as an optical blade 14, can be made of cheaper and / or easier to form material such as glass or plastics, and a more durable material is used for the output surface 15, which needs protection from damage caused by the LIOB phenomenon.

Подходящими примерами материалов для прозрачного защитного слоя 61 являются сапфир, оксид алюминия, алмаз, шпинель, YAG (алюминиево-иттриевый гранат), GaN (нитрид галлия) или карбиды. Защитный слой 61 предпочтительно съемно закреплен к оптическому лезвию 14. Когда защитный слой 61 повреждается, его можно заменить новым неповрежденным слоем, и повреждение не будет оказывать отрицательного влияния на работу устройства 10 для срезания волос. Замену или ремонт защитного слоя можно выполнять, например, когда бритвенное устройство 10 помещают в установочный узел.Suitable examples of materials for the transparent protective layer 61 are sapphire, alumina, diamond, spinel, YAG (yttrium aluminum garnet), GaN (gallium nitride) or carbides. The protective layer 61 is preferably removably attached to the optical blade 14. When the protective layer 61 is damaged, it can be replaced with a new intact layer, and the damage will not adversely affect the operation of the hair cutting device 10. Replacement or repair of the protective layer can be performed, for example, when the shaving device 10 is placed in the installation site.

Защитный слой 61 может быть выполнен из гибкого и прозрачного полимера. Полимеры являются дешевыми и легко формуемыми. Важно, чтобы полимер 61 проявлял минимальное поглощение лазерного света, что можно обеспечить выбором полимера 61, который прозрачен для длины волны светового пучка 21, и/или использованием тонкого слоя полимера 61 для защиты лезвия 14. Например, такие фторированные полимеры, как AF1600, не поглощают на 1645-нм длине волны лазера, излучаемой лазером на Er:YAG. Дополнительное преимущество полимера AF1600 состоит в том, что его показатель преломления согласуется с показателем преломления воды. Когда защитный слой 61 имеет показатель преломления, аналогичный показателю преломления иммерсионной текучей среды (например, воды), то световой пучок испытывает минимальное влияние любого повреждения в защитном слое 61.The protective layer 61 may be made of a flexible and transparent polymer. Polymers are cheap and easy to mold. It is important that the polymer 61 exhibits minimal absorption of laser light, which can be achieved by selecting a polymer 61 that is transparent to the wavelength of the light beam 21 and / or using a thin layer of polymer 61 to protect the blade 14. For example, fluorinated polymers such as AF1600, not absorb at a 1645-nm laser wavelength emitted by an Er: YAG laser. An additional advantage of the AF1600 polymer is that its refractive index is consistent with the refractive index of water. When the protective layer 61 has a refractive index similar to that of an immersion fluid (for example, water), the light beam experiences minimal damage to any of the protective layer 61.

Полимер предпочтительно является достаточно гибким для выдерживания ударной волны от явления LIOB. Кроме того, желательно, чтобы полимер 61 был стойким к высокой термической нагрузке плазмы. Подходящими полимерными материалами могут быть акрилаты, силиконы, поликарбонаты, парилен или полиимиды. Преимущество поликарбонатов состоит в том, что они являются очень стойкими к растрескиванию или излому. Парилен и полиимиды могут выдерживать высокие температуры.The polymer is preferably flexible enough to withstand the shock wave from the LIOB phenomenon. In addition, it is desirable that polymer 61 be resistant to high thermal stress of the plasma. Suitable polymeric materials may be acrylates, silicones, polycarbonates, parylene or polyimides. The advantage of polycarbonates is that they are very resistant to cracking or kink. Parylene and polyimides can withstand high temperatures.

Фигура 7 представляет оптическое лезвие 14 с формуемым и заменяемым полимерным защитным слоем 71. Устройство на фигуре 7 использует полимерную полоску 72, которая по меньшей мере временно способна функционировать как защитный слой 71 и экранировать выходную поверхность оптического лезвия 14 от повреждения явлением LIOB. Защитный слой 71 позиционируют между оптическим лезвием и положением образования явления LIOB 25. Когда обнаруживается повреждение экрана 71, например, после фиксированного числа операций бритья или лазерных импульсов, или когда пользователь инициирует протокол замены, полоска 72 перемещается так, что свежая и неповрежденная часть полоски принимает на себя функцию защитного слоя 71. В качестве альтернативы, полоска 72 непрерывно и/или монотонно перемещается таким образом, что поврежденная часть не может облучаться световым пучком дважды. Устройство 10 дополнительно содержит пресс-форму 73 для формования полимера 72 в неповрежденную форму и позиционирования сформированного полимера на выходной поверхности оптического лезвия 14, где полимер функционирует как защитный слой 17. Применение упомянутой пресс-формы 73 дает возможность повторно использовать уже использованные части полоски 72 и обеспечивать свежие защитные слои 71 без необходимости поставки нового материала защитного слоя.Figure 7 represents an optical blade 14 with a moldable and replaceable polymer protective layer 71. The device in figure 7 uses a polymer strip 72, which is at least temporarily able to function as a protective layer 71 and shield the output surface of the optical blade 14 from damage by the LIOB phenomenon. The protective layer 71 is positioned between the optical blade and the LIOB 25 phenomenon. When damage to the screen 71 is detected, for example, after a fixed number of shaving operations or laser pulses, or when the user initiates a replacement protocol, the strip 72 moves so that the fresh and undamaged portion of the strip accepts assume the function of the protective layer 71. Alternatively, the strip 72 is continuously and / or monotonously moved so that the damaged part cannot be irradiated with the light beam twice. The device 10 further comprises a mold 73 for molding the polymer 72 into an undamaged mold and positioning the formed polymer on the exit surface of the optical blade 14, where the polymer functions as a protective layer 17. The use of said mold 73 makes it possible to reuse already used portions of the strip 72 and provide fresh protective layers 71 without having to supply new protective layer material.

Фигура 8 представляет конструкцию оптического лезвия 71, сходную с конструкцией на фигуре 7. Однако в данном варианте осуществления полимерная полоска 72 не используется повторно. Пресс-форма 73 использует полимер из пополняемой емкости 81 с полимером для создания свежего неповрежденного защитного слоя 71. После использования в качестве защитного слоя 71 полимер отводят от выходной поверхности и, например, собирают в корзину 82 для употребленного материала.Figure 8 represents the design of the optical blade 71, similar to the design in figure 7. However, in this embodiment, the polymer strip 72 is not reused. Mold 73 uses the polymer from the polymer refillable container 81 to create a fresh, intact protective layer 71. After being used as the protective layer 71, the polymer is removed from the exit surface and, for example, is collected in a basket 82 for used material.

Следует понимать, что вышеупомянутые варианты осуществления иллюстрируют, а не ограничивают изобретение, и специалисты в данной области техники смогут спроектировать много альтернативных вариантов осуществления, не выходящих за пределы объема охраны прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения никакие позиции в скобках нельзя интерпретировать как ограничивающие пункт формулы изобретения. Применение глагола «содержащий» и его спряжений не исключает присутствия других элементов или этапов кроме тех, которые приведены в пункте формулы изобретения. Признак единственного числа перед элементом (в виде неопределенного артикля в оригинале) не исключает присутствия множества данных элементов. Изобретение может быть осуществлено посредством аппаратного обеспечения, содержащего несколько отдельных элементов, и посредством соответственно запрограммированного компьютера. В пункте на устройство формулы изобретения, перечисляющем несколько средств, некоторые из упомянутых средств могут быть осуществлены одним и тем же элементом аппаратного обеспечения. Очевидное обстоятельство, что некоторые признаки упомянуты во взаимно различающихся зависимых пунктах формулы изобретения, не означает невозможность применения комбинации упомянутых признаков в подходящем случае.It should be understood that the above embodiments illustrate and do not limit the invention, and those skilled in the art will be able to design many alternative embodiments without departing from the scope of the attached claims. In the claims, no positions in parentheses can be interpreted as limiting the claims. The use of the verb “comprising” and its conjugations does not exclude the presence of other elements or steps other than those described in the claims. The singular in front of an element (as an indefinite article in the original) does not exclude the presence of a multitude of these elements. The invention may be practiced by means of hardware comprising several separate elements, and by means of a suitably programmed computer. In a paragraph on a device of the claims listing several means, some of the means mentioned may be implemented by the same hardware element. The obvious fact that some features are mentioned in mutually different dependent dependent claims does not mean that it is not possible to use a combination of these features in a suitable case.

Claims (20)

1. Лазерное устройство (10) для срезания волос, содержащее1. A laser device (10) for cutting hair, containing - лазерный источник (18) для обеспечения падающего светового пучка (21) для срезания волоса (22) над и вблизи поверхности кожи посредством лазерно-стимулированного оптического разрушения (LIOB) волоса (22) в фокальном положении светового пучка (21),a laser source (18) to provide an incident light beam (21) for cutting the hair (22) above and near the skin surface by means of laser-stimulated optical destruction (LIOB) of the hair (22) in the focal position of the light beam (21), - оптически прозрачное выходное окно с внешней выходной поверхностью (15) для обеспечения возможности выхода падающего светового пучка (21) из устройства,- optically transparent exit window with an external output surface (15) to enable the incident light beam (21) to exit from the device, - оптические элементы (11, 12, 13, 14) для фокусирования падающего светового пучка (21) в сфокусированном положении на рабочем расстоянии от выходной поверхности (15), при этом- optical elements (11, 12, 13, 14) for focusing the incident light beam (21) in a focused position at a working distance from the output surface (15), while - лазерный источник (18) и оптические элементы расположены и сконфигурированы так, что минимальное рабочее расстояние составляет- the laser source (18) and the optical elements are arranged and configured so that the minimum working distance is
Figure 00000002
,
Figure 00000002
, где NA означает числовую апертуру падающего светового пучка, выходящего из устройства (10), Ер означает энергию в импульсе (Дж) падающего светового пучка (21), Fthresh означает порог интегральной плотности потока (Дж/м2) выходной поверхности, М2 означает качество пучка падающего светового пучка (21) и λ означает длину волны (м) падающего светового пучка (21).where NA is the numerical aperture of the incident light beam exiting the device (10), E p is the pulse energy (J) of the incident light beam (21), F thresh is the threshold of the integrated flux density (J / m 2 ) of the output surface, M 2 means the quality of the incident light beam (21) and λ means the wavelength (m) of the incident light beam (21). 2. Лазерное устройство (10) для срезания волос по п. 1, дополнительно содержащее механическую проставку для позиционирования волоса в фокальном положении.2. A laser device (10) for cutting hair according to claim 1, further comprising a mechanical spacer for positioning the hair in a focal position. 3. Лазерное устройство (10) для срезания волос по п. 2, дополнительно содержащее оптическое лезвие (14), содержащее выходную поверхность (15) и расположенное для направления светового пучка (21) в направлении, по существу параллельном поверхности кожи, при этом механическая проставка является нераздельной частью оптического лезвия (14).3. A laser device (10) for cutting hair according to claim 2, further comprising an optical blade (14) containing an output surface (15) and located to direct the light beam (21) in a direction substantially parallel to the skin surface, while mechanical the spacer is an integral part of the optical blade (14). 4. Лазерное устройство (10) для срезания волос по п. 2, дополнительно содержащее4. A laser device (10) for cutting hair according to claim 2, further comprising - оптическое лезвие (14), содержащее выходную поверхность (15) и расположенное для направления светового пучка (21) в направлении, по существу параллельном поверхности кожи, и- an optical blade (14) containing the output surface (15) and located to direct the light beam (21) in a direction substantially parallel to the skin surface, and - натяжной элемент (22) для натягивания, во время использования устройства (10) для срезания волос, поверхности кожи и подъема волоса перед оптическим лезвием (14) относительно направления (55) бритья, при этом механическая проставка является нераздельной частью натяжного элемента (22).- a tension element (22) for tensioning, while using the device (10) for cutting hair, skin surface and raising the hair in front of the optical blade (14) relative to the direction (55) of shaving, while the mechanical spacer is an integral part of the tension element (22) . 5. Лазерное устройство (10) для срезания волос по п. 1, в котором выходная поверхность (15) содержит сапфир, оксид алюминия, алмаз, шпинель, YAG (алюминиево-иттриевый гранат), GaN (нитрид галлия) или карбиды.5. Laser device (10) for cutting hair according to claim 1, in which the output surface (15) contains sapphire, aluminum oxide, diamond, spinel, YAG (aluminum-yttrium garnet), GaN (gallium nitride) or carbides. 6. Лазерное устройство (10) для срезания волос по п. 1, в котором выходная поверхность (15) является внешней поверхностью прозрачного защитного слоя, расположенного на выходном окне, при этом защитный слой имеет более высокую стойкость к повреждению явлением LIOB, чем выходное окно.6. Laser device (10) for cutting hair according to claim 1, in which the output surface (15) is the outer surface of the transparent protective layer located on the output window, while the protective layer has a higher resistance to damage by the LIOB phenomenon than the output window . 7. Лазерное устройство (10) для срезания волос по п. 6, в котором защитный слой содержит сапфир, оксид алюминия, алмаз, шпинель, YAG, GaN или карбиды.7. Laser device (10) for cutting hair according to claim 6, in which the protective layer contains sapphire, aluminum oxide, diamond, spinel, YAG, GaN or carbides. 8. Лазерное устройство (10) для срезания волос по п. 6, в котором защитный слой имеет толщину по меньшей мере 50 мкм.8. The laser device (10) for cutting hair according to claim 6, in which the protective layer has a thickness of at least 50 μm. 9. Лазерное устройство (10) для срезания волос по п. 6, в котором защитный слой съемно закреплен к выходному окну (14).9. A laser device (10) for cutting hair according to claim 6, in which the protective layer is removably fixed to the exit window (14). 10. Лазерное устройство (10) для срезания волос по п. 6, в котором защитный слой выполнен из гибкого и прозрачного полимера.10. Laser device (10) for cutting hair according to claim 6, in which the protective layer is made of a flexible and transparent polymer. 11. Лазерное устройство (10) для срезания волос по п. 10, дополнительно содержащее пресс-форму для формования полимера в неповрежденную форму и позиционирования сформированного полимера на выходной поверхности (15), где полимер функционирует как защитный слой.11. A laser device (10) for cutting hair according to claim 10, further comprising a mold for molding the polymer into an intact shape and positioning the formed polymer on the exit surface (15), where the polymer functions as a protective layer. 12. Лазерное устройство (10) для срезания волос по п. 11, дополнительно содержащее средство для отведения используемого защитного слоя из упомянутого положения на выходной поверхности (15).12. A laser device (10) for cutting hair according to claim 11, further comprising means for removing the used protective layer from said position on the exit surface (15).
RU2014152712A 2012-06-04 2013-05-22 Laser hair cutting device based on laser-stimulated optical destruction (liob) RU2641834C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261655025P 2012-06-04 2012-06-04
US61/655,025 2012-06-04
PCT/IB2013/054238 WO2013182940A1 (en) 2012-06-04 2013-05-22 Liob based hair cutting device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014152712A RU2014152712A (en) 2016-07-27
RU2641834C2 true RU2641834C2 (en) 2018-01-22

Family

ID=48771672

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014152712A RU2641834C2 (en) 2012-06-04 2013-05-22 Laser hair cutting device based on laser-stimulated optical destruction (liob)

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9622818B2 (en)
EP (1) EP2854684B1 (en)
JP (1) JP6293741B2 (en)
CN (1) CN104334108B (en)
BR (1) BR112014030083A2 (en)
RU (1) RU2641834C2 (en)
WO (1) WO2013182940A1 (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013093772A1 (en) * 2011-12-22 2013-06-27 Koninklijke Philips Electronics N.V. Hair cutting device
US9364684B2 (en) * 2012-06-22 2016-06-14 S & Y Enterprises Llc Aesthetic treatment device and method
US9480529B2 (en) * 2012-06-22 2016-11-01 S & Y Enterprises Llc Aesthetic treatment device and method
TR201807605T4 (en) * 2014-07-25 2018-06-21 Koninklijke Philips Nv A device to cut hair.
JP2019512340A (en) * 2016-03-29 2019-05-16 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． Cutting element for use in hair cutting device and method of manufacturing the same
JP6533349B1 (en) * 2016-06-30 2019-06-19 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． Cutting assembly for hair cutting device
JP7437690B2 (en) * 2020-06-18 2024-02-26 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 hair cutting device
IT202100030827A1 (en) * 2021-12-07 2023-06-07 Plein De Lune Estetica E Benessere Di Ottavianelli Sara COVERING DEVICE FOR LASER HAIR REMOVAL HANDPIECE.

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992016338A1 (en) * 1991-03-12 1992-10-01 Elliot Kelman Hair cutting apparatus
WO2007039854A1 (en) * 2005-10-03 2007-04-12 Koninklijke Philips Electronics N.V. A hair shortening device
WO2010032235A1 (en) * 2008-09-21 2010-03-25 Syneron Medical Ltd. A method and apparatus for personal skin treatment
WO2011010246A1 (en) * 2009-07-23 2011-01-27 Koninklijke Philips Electronics N.V. Optical blade and hair cutting device

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3936367A1 (en) * 1989-11-02 1991-05-08 Simon Pal SHAVER
JPH05509028A (en) * 1991-03-12 1993-12-16 ケルマン　エリオット hair cutting device
JPH0928715A (en) * 1995-07-14 1997-02-04 Sumitomo Electric Ind Ltd Laser probe and medical laser treatment device using the same
WO1999051157A1 (en) * 1998-04-07 1999-10-14 The General Hospital Corporation Apparatus and methods for removing blood vessels
AU1709900A (en) * 1998-10-30 2000-05-22 Redfield Corporation Infrared coagulator with disposable tip light guide
IL157684A0 (en) * 2001-03-02 2004-03-28 Palomar Medical Tech Inc Apparatus and method for photocosmetic and photodermatological treatment
JP4141260B2 (en) * 2001-03-30 2008-08-27 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Skin treatment device with protected radiation output opening
JP2004529705A (en) * 2001-04-20 2004-09-30 コーニンクレッカ　フィリップス　エレクトロニクス　エヌ　ヴィ Skin treatment device with protection against overdose of radiation pulses
CN1476312A (en) * 2001-07-27 2004-02-18 皇家菲利浦电子有限公司 Skin treating device comprising processor for determination of radiation pulse dose
JP4838716B2 (en) * 2003-08-04 2011-12-14 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Device for shortening hairs by laser-induced photodestructive effect
CN101170960A (en) * 2005-05-12 2008-04-30 皇家飞利浦电子股份有限公司 Hair-growth control device and hair-growth control method
EP1912585A2 (en) * 2005-08-05 2008-04-23 Koninklijke Philips Electronics N.V. Skin-treatment device
DE602006019752D1 (en) * 2005-10-03 2011-03-03 Koninkl Philips Electronics Nv DEVICE FOR HAIR REMOVAL ON THE SKIN
WO2007119187A1 (en) * 2006-04-14 2007-10-25 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Systems and methods for cardiac ablation using laser induced optical breakdown (liob)
US8821482B2 (en) * 2006-06-26 2014-09-02 Koninklijke Philips N.V. Device and method for the treatment of skin, and use of the device
WO2008120141A2 (en) * 2007-03-29 2008-10-09 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method and device for generating a laser beam, a laser treatment device and a laser detection device
RU2497478C2 (en) * 2008-03-21 2013-11-10 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. System and method of depilation
CN102356310B (en) * 2009-03-19 2015-04-22 皇家飞利浦电子股份有限公司 Detector for birefringent objects
KR101785992B1 (en) 2009-07-24 2017-10-18 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 Semiconductor device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992016338A1 (en) * 1991-03-12 1992-10-01 Elliot Kelman Hair cutting apparatus
RU2106791C1 (en) * 1991-03-12 1998-03-20 Келман Эллиот Hair cutting apparatus and method for selective cutting of hairs of predetermined color
WO2007039854A1 (en) * 2005-10-03 2007-04-12 Koninklijke Philips Electronics N.V. A hair shortening device
WO2010032235A1 (en) * 2008-09-21 2010-03-25 Syneron Medical Ltd. A method and apparatus for personal skin treatment
WO2011010246A1 (en) * 2009-07-23 2011-01-27 Koninklijke Philips Electronics N.V. Optical blade and hair cutting device

Also Published As

Publication number Publication date
US20150202006A1 (en) 2015-07-23
JP2015527091A (en) 2015-09-17
CN104334108A (en) 2015-02-04
BR112014030083A2 (en) 2017-06-27
RU2014152712A (en) 2016-07-27
WO2013182940A1 (en) 2013-12-12
EP2854684A1 (en) 2015-04-08
CN104334108B (en) 2017-05-31
US9622818B2 (en) 2017-04-18
JP6293741B2 (en) 2018-03-14
EP2854684B1 (en) 2017-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2641834C2 (en) Laser hair cutting device based on laser-stimulated optical destruction (liob)
JP5735719B2 (en) Light-based skin treatment device that avoids LIOB in air
RU2656524C2 (en) Cutting head for device for cutting hair
US8672926B2 (en) Device for shortening hairs by means of laser induced optical breakdown effects
US9795443B2 (en) Hair-growth control device and hair-growth control method
EP3496643B1 (en) Light based skin treatment device
JP7126503B2 (en) light-based skin treatment device
EP2189129B1 (en) Light treatment apparatus
Stock et al. Primary investigations on the potential of a novel diode pumped Er: YAG laser system for bone surgery
JP5829776B2 (en) LIOB-based skin treatment system
CN111670017A (en) Light-based skin treatment device
RU2772832C2 (en) Device for skin care based on light
Selting Fundamental erbium laser concepts: part ii